一種數字機頂盒的製作方法
2023-05-25 22:32:01 1
專利名稱：一種數字機頂盒的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種數字機頂盒。
背景技術：
CAS (ConditionalAccess System,條件接收系統)是付費數位電視廣播的核心技術，其主要功能是阻止非法入侵數字廣播網絡，並允許被授權的用戶收看特定的節目，而使未被授權的用戶無法收看。CAS的主要任務是阻止用戶接收未被授權的節目和解決如何從用戶處收費的問題。在廣播電視系統中，CAS由前端(發送端)和終端(接收端)兩個部分組成前端用控制字(CW ControI word)完成對節目數據的加擾(Scrambling),從而將被傳送的節目數據由明碼變為密碼，加擾後的數據對未授權的用戶無用，而向授權用戶提供解 擾用的CW ;前端把CW加密(Encryption)，然後放在授權控制信息(ECM)數據包中，再把ECM數據包復用到MPEG-2的傳送流。終端接收網絡中的ECM數據包，由智慧卡(或其他CA卡)和解擾器完成解密和解擾，對用戶進行尋址控制和授權解密，授權用戶對MPEG-2傳送流中的加密信息進行解密後即可得到解擾密鑰(即控制字)並實現對節目數據的解擾，之後就可以對節目數據進行解碼操作了。CAS是實現付費電視廣播的技術保障。為了安全，防止控制字被非法破解，控制字需要頻繁變化(一般CA系統10秒更新一次)。數字機頂盒STB (Set Top Box)接收來自廣播網絡的業務數據，通過音視頻方式表現出業務的內容。其前端傳輸模式包括有線網絡，地面廣播，衛星廣播等方式。普通用戶通過換臺操作，可以實現選擇觀賞不同業務內容。換臺在技術上包含以下幾方面的步驟和內容I)信源鎖定通過控制調諧器等鎖定信道，解調器進行信源解碼；2)解復用根據業務配置解復用模塊，篩選分組數據包；3) CA解擾獲取授權控制字，對數據包進行解擾；4)解碼輸出對視音頻數據進行解碼並輸出。其中，對於同信源內換臺操作，步驟I)信源鎖定可以忽略；對於未加擾數據，步驟3) CA解擾可以忽略。數字機頂盒換臺分為同頻點換臺和跨頻點換臺兩種模式。通常在同頻點內傳輸流由於內部復用以及帶寬條件約束，可以傳輸7 — 8路左右的視頻節目，或者更多路的音頻節目。以有線數字機頂盒為例，如果廣播電視局的有線數位電視網絡包括150套的視頻節目和音頻節目，分布在20個頻點上，則用戶進行ー輪全部節目的切換，在最有利的情況下，包括20次跨頻點的換臺，和130次的同頻點換臺。對於視頻節目，換臺後第一幀圖像的輸出依賴於以下條件I)在視頻PES (Packet Elementary Stream,分組原始流)中尋■找到GOP頭,進而獲得第一幅GOP數據，在基於MPEG-2編碼條件下，被稱為I幀。I幀由於帶寬傳輸限制，不會在廣播網絡裡高頻率播發，通常視頻節目毎秒只有約2幅的I幀數據，該限制導致同頻點換臺的傳統做法最不利的換臺速度接近O. 5秒。
2)對於採用CAS的廣播網絡，由於視頻分組原始流在獲得CAS正確配置解擾器後，才能夠獲得。ー個典型的流程是CAS接收到ECM數據，並且解密出控制字，再配置解擾器，需要O. 4秒左右的時間。3)由於視頻節目的音視頻需要作同步，採用不同的同步算法，一般需要3-6幀視頻數據才能夠實現音視頻同步輸出。在中國PAL制模式下，一幀視頻數據輸出耗時40ms，3-6幀視頻數據耗時O. 12-0. 24秒。由條件I)和條件2)可知，傳統的換臺流程，導致同頻點未加擾業務切換的時間不會短於O. 5秒，加擾業務間切換的時間不會短於O. 8秒，而在實際平臺上，考慮到條件3)的影響，未加擾業務切換的時間不會短於O. 6秒，加擾業務切換的時間甚至可能達到I秒或更長。以上分析即可解釋為何在有線數位電視模轉數過程中，許多用戶反映數位化後換臺速度變慢。
為了解決上述情況，現有技術中通常採用「獲取最大數量授權控制字」來是實現快速解擾，進而加快換臺速度；具體來說，通過數字機頂盒中的CAS解擾模塊一次解密出同一個信源中的多個控制字，其中包括當前節目的控制字，也可能包括當前信源中其他節目的控制字(如果當前節目所用控制字數量小於可解密的控制字數量)，這樣換臺時，如果將要切換到的節目剛好有對應的已經解密出的控制字即可直接進行解擾，實現快速解擾，從而加快換臺速度。然而，由於現有的CAS解擾模塊受不同CAS限制，S卩，不同的CAS廠商生產的解擾模塊一次可解密的控制字數量一般為2-8個不等，也就是說，有的CAS解擾模塊只支持同時解密2個控制字，最多的也只支持同時解密8個控制字，這樣就存在很大的概率，換臺時不能提前得到已經解密的控制字用於解擾，即不能實現快速解擾。綜上所述，目前需要對這種數字機頂盒進行改進，以實現對加擾節目快速換臺的目的。
發明內容
為了克服上述現有技術存在的問題，本發明g在提供ー種數字機頂盒，以有效解決數位電視和數字機頂盒同信源內加擾節目換臺後解擾延遲的問題。本發明所述的ー種數字機頂盒，其包括依次連接的解復用器、解擾模塊和解碼模塊，所述解復用器依次循環輸出與同信源中當前加擾業務對應的當前ECM數據以及與同信源中非當前加擾業務對應的非當前ECM數據；所述解擾模塊包括與所述解復用器連接的CAS解密模塊，其依次循環接收所述當前ECM數據和非當前ECM數據，並依次對所述當前ECM數據和非當前ECM數據進行解密，獲取並存儲與所述當前ECM數據對應的當前控制字以及與非當前ECM數據對應的非當前控制字；以及至少ー個連接在所述解復用器和解碼模塊之間的、並與所述CAS解密模塊連接的解擾器，其接收所述解復用器輸出的音頻數據包和/或視頻數據包，並查找所述CAS解密模塊中存儲的所述當前控制字，對所述音頻數據包和/或視頻數據包進行解擾，並向所述解碼模塊輸出解擾後數據。在上述的數字機頂盒中，所述CAS解密模塊包括與所述解復用器連接的數據解密単元、與該數據解密單元連接的智慧卡裝置以及連接在所述數據解密單元與解擾器之間的緩存器。在上述的數字機頂盒中，所述解擾器的數量為兩個以上。在上述的數字機頂盒中，所述解碼模塊包括至少ー個與所述解擾器對應連接的音頻解碼器。在上述的數字機頂盒中，所述解碼模塊包括至少ー個與所述解擾器對應連接的視頻解碼器。由於採用了上述的技術解決方案，本發明通過解復用器對同信源中所有加擾業務的ECM數據(包括當前ECM數據和非當前ECM數據)依次輸出；並通過帶有存儲功能的CAS解密模塊依次對同信源內當前及非當前ECM數據進行處理，解密獲得並保存當前及非當前控制字；同時通過解擾器查找當前控制字對音頻和/或視頻數據包進行快速解擾。本發明改變了現有技術中CAS解密模塊由於不具備緩存器而只能解密獲得當前ECM數據對應控制字的情況，從而在數位電視/數字機頂盒同信源內換臺時，可實時得到同信源內所有加擾業務對應的解擾用控制字，從而極大的縮小了換臺延遲時間，明顯增強了用戶體驗。特別的，本發明在地面廣播，衛星廣播，以及有線網絡前端下，均能夠實時得到解擾用控制字，明顯提升換臺時間，可減少約小於O. 4秒。
圖I是本發明ー種數字機頂盒的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，給出本發明的較佳實施例，並予以詳細描述。如圖I所示，本發明，即ー種數字機頂盒，其包括依次連接的調諧/解調器6、解復用器I、解擾模塊7和解碼模塊8。解復用器I依次循環輸出與同信源中當前加擾業務對應的當前ECM數據以及與同信源中非當前加擾業務對應的非當前ECM數據。解擾模塊7包括與解復用器I連接的CAS解密模塊2，以及至少ー個連接在解復用器I和解碼模塊8之間的、並與CAS解密模塊2連接的解擾器3，其中CAS解密模塊2依次循環接收當前ECM數據和非當前ECM數據，並依次對當前ECM數據和非當前ECM數據進行解密，獲取並存儲與當前ECM數據對應的當前控制字以及與非當前ECM數據對應的非當前控制字；具體來說，CAS解密模塊2包括與解復用器I連接的數據解密単元21、與該數據解密單元21連接的智慧卡裝置22以及連接在數據解密単元21與解擾器3之間的緩存器23;解擾器3 (本實施例中，解擾器3的數量為兩個以上)接收解復用器I輸出的音頻數據包和/或視頻數據包，並查找CAS解密模塊2中存儲的當前控制字，對音頻數據包和/或視頻數據包進行解擾，井向解碼模塊8輸出解擾後數據。 解碼模塊8包括至少ー個與解擾器3對應連接的音頻解碼器4和/或至少ー個與解擾器3對應連接的視頻解碼器5。本實施例中，採用了華亞微電子設計的HTV900E晶片作為數字機頂盒中的主晶片，其具有32M DDR內存以及4M FLASH。解復用器I為晶片內置QAM解調模塊，其帶有32路PID (Packet Identif ier，包標識符)通道(圖I中所示的PID0-PID31)，用於數據分配傳遞之用；具體來說，解復用器I接收來自有線網絡中的傳輸流(即TS :Transport stream, TS由一系列188位元組大小的數據包組成，每個數據包均包含有ー個PID及有效數據)數據，並利用PID通道(PID通道，可以通過PID來區分傳輸流中的不同數據，如視頻、音頻、ECM數據包等，這些數據都有自己唯一的PID，同一類型數據PID相同，不同類型數據PID不同，例如視頻數據有ー個PID，音頻數據有另ー個不同的PID)將多路傳輸流解復用，並將解復用後數據傳輸至後級設備。如將視、音頻等數據包分配到解擾器3 ;將傳輸流中包含加密控制字的CAS相關數據(包括但不限於ECM數據)分配到CAS解密模塊2。CAS解密模塊2可採用永新視博TF3. O、愛迪德IRDETO、數碼視訊DVT、天柏DVN、三洲迅馳ADT等。解擾器3為晶片內置的8路CSA (Common Scrambling Algorithm)解擾器。音頻解碼器4為晶片內置 MPEG Audio解碼器。視頻解碼器5為晶片內置MPEG20ML解碼器。下面對本發明的解擾流程進行詳細介紹(主要介紹與快速解密控制字相關部分)。第一歩終端機頂盒接收網絡中的數據信息，通過調諧/解調器6對調製信號進行解調，得到傳輸流(TS)數據並輸出到解復用器I ;第二步，解復用器I對傳輸流進行解復用操作，根據用戶選擇的業務，分離出相應的視音頻數據包，並將之輸出到解擾器3 ;另外根據業務對應的節目映射表(PMT)中攜帯的條件接收描述子(CA descriptor)語法，獲取該業務相應的ECM數據，並將ECM數據依次傳遞給CAS解密模塊2 ；第三步，CAS解密模塊2收到ECM數據，通過數據解密單元21和智慧卡裝置22對之進行解密操作，得到並在存儲器23中保存相對應的控制字；第四步，解擾器3在CAS解密模塊2的存儲器23中查找對應當前業務的控制字，即可實現對來自解復用器I的業務數據的快速解擾，並把解擾後的視音頻數據分別輸出到音頻解碼器4及視頻解碼器5 ； 第五歩，音頻解碼器4對音頻數據進行解碼並輸出；視頻解碼器5對視頻數據進行解碼並顯示輸出；至此，用戶一次換臺操作完成，並能夠正常觀看節目。由此可見，本發明實現快速解密控制字，消除解擾延遲，主要是使用CAS解密模塊2在上面第二步及第三步中實現的；下面進ー步詳細介紹CAS的傳輸流級加擾存在兩種加擾模式，一種模式是業務共享控制字，在此種模式下，同一業務的傳輸流共享相同的解擾用控制字；另ー種模式是音視頻獨有控制字，在此種模式下，業務的音視頻傳輸流具有不同的解擾用控制字。對於佔有市場大部分的CAS而言，數字機頂盒端均支持以上兩種模式，而實際的碼流中，絕大部分採用第一種模式。第一種模式可以理解為是第二種模塊的ー個特例，以下討論均為第二種模式。從上面的分析可知，以前端信源調製方式為QAM64為例,信源通道帶寬為38Mbps,標清節目大於4. 5Mbps,即ー個信源通道最多有8套數位電視業務。在第一種模式環境下，傳輸流中存在8路控制字數據，在第二種模式環境下，傳輸流中存在16路控制字數據。在上面的第二步中，當用戶選擇某個業務並觀看時，解復用器I可將同信源內的所有業務的ECM數據分離出來並傳給CAS解密模塊2。解復用器I分離方法可分為兩種第ー種是分配ー個PID通道，以時間片輪詢的方式依次接收當前播放業務、同信源其他業務的ECM數據，並依次傳輸至CAS解密模塊2 ;例如分配解復用器I的PID2用於接收ECM數據，首先接收第一路ECM數據，接收完後再使用PID2接收第二路ECM數據，然後第三路……，依此進行，直至接收完最後一路ECM數據，即ー個周期完成；之後再用PID2接收第一路ECM數據，進行下一周期操作。此方式由於是多路ECM數據輪流接收，同一路ECM數據兩次接收之間可能會有ー些時間間隔，但是ECM數據的頻率很高，故時間間隔很小(小於16*20毫秒)，相對於控制字更新周期(一般為10秒)可忽略。第二種是同時分配與ECM數據相同路數的PID通道(最多需16路PID通道)，同時接收所有業務的ECM數據，然後依次傳輸至CAS解密模塊2 ;例如分配解復用器I的PID2接收第一路ECM數據，PID3接收第二路ECM數據，PID4接收第三路ECM數據，……，PID17接收第16路ECM數據。由於，此方式需要佔用很多的資源，如最多佔用16路過濾通道，因此，本實施例中採 用第一種分離方式。假定信源中同時存在8套數位電視業務，共有16路ECM數據，當用戶停留在此信源觀看其中一個業務(節目)時，解復用器I分離出當前業務的ECM數據，並傳給CAS解密模塊2解密出當前業務的控制字；然後依次分離出同信源其他業務的ECM數據，並傳給CAS解密模塊2解密出對應業務的控制字。接著，解擾器3在CAS解密模塊2中查找對應當前業務的當前控制字以用於數據解擾；也可以理解為，CAS解密模塊2在解密出控制字後，根據此控制字是否為當前業務的，分別傳給解擾器3或者自己緩存起來；當同信源內用戶換臺吋，CAS解密模塊2會依據所換業務，在存儲器23中查找之前已經解密出的對應此業務的控制字並直接把它傳給解擾器3，從而實現快速解密。與此同吋，CAS解密模塊2在換臺後，也會把解復用器I分離出來的當前業務的ECM數據進行解密，得到新的控制字，並傳給解擾器3 ；CAS解密模塊2然後依次接收解復用器I分離出的同信源其他業務的ECM數據，並解密出對應業務的控制字。如此循環，實現同信源內換臺快速解擾。綜上所述，本發明通過施加在機頂盒端的技術手段，實現同頻點加擾節目快速解擾功能，改變了現有技術中只對當前的ー個加擾節目的視頻、音頻數據對應的ECM數據解密的情況，而同時對同頻點上的多個加擾節目的視頻、音頻數據相對應的ECM數據進行解密，從而將背景技術中所述的「條件2」中的需要O. 4秒時間得到控制字的情況改變為實時(即O秒)得到控制字。目前在華亞HTV900E平臺上測試的結果表明，無論是IRDETO CA加擾流，或是TF CA加擾流，或是DVN CA加擾流等等，同頻點內換臺均可實時得到控制字，從而比傳統換臺方式快至少O. 4秒時間。以上所述的，僅為本發明的較佳實施例，並非用以限定本發明的範圍，本發明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據本發明申請的權利要求書及說明書內容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發明專利的權利要求保護範圍。本發明未詳盡描述的均為常規技術內容。
權利要求
1.ー種數字機頂盒，其包括依次連接的解復用器、解擾模塊和解碼模塊，其特徵在幹，所述解復用器依次循環輸出與同信源中當前加擾業務對應的當前ECM數據以及與同信源中非當前加擾業務對應的非當前ECM數據；所述解擾模塊包括 與所述解復用器連接的CAS解密模塊，其依次循環接收所述當前ECM數據和非當前ECM數據，並依次對所述當前ECM數據和非當前ECM數據進行解密，獲取並存儲與所述當前ECM數據對應的當前控制字以及與非當前ECM數據對應的非當前控制字；以及 至少ー個連接在所述解復用器和解碼模塊之間的、並與所述CAS解密模塊連接的解擾器，其接收所述解復用器輸出的音頻數據包和/或視頻數據包，並查找所述CAS解密模塊中存儲的所述當前控制字，對所述音頻數據包和/或視頻數據包進行解擾，並向所述解碼模塊輸出解擾後數據。
2.根據權利要求I所述的數字機頂盒，其特徵在於，所述CAS解密模塊包括與所述解復用器連接的數據解密単元、與該數據解密單元連接的智慧卡裝置以及連接在所述數據解密単元與解擾器之間的緩存器。
3.根據權利要求I或2所述的數字機頂盒，其特徵在於，所述解擾器的數量為兩個以上。
4.根據權利要求I所述的數字機頂盒，其特徵在於，所述解碼模塊包括至少ー個與所述解擾器對應連接的音頻解碼器。
5.根據權利要求I或4所述的數字機頂盒，其特徵在於，所述解碼模塊包括至少ー個與所述解擾器對應連接的視頻解碼器。
全文摘要
本發明涉及一種數字機頂盒，其包括依次連接的解復用器、解擾模塊和解碼模塊，所述解復用器依次循環輸出與同信源中當前加擾業務對應的當前ECM數據以及與同信源中非當前加擾業務對應的非當前ECM數據；所述解擾模塊包括與所述解復用器連接的CAS解密模塊；以及至少一個連接在所述解復用器和解碼模塊之間的、並與所述CAS解密模塊連接的解擾器。本發明在數位電視/數字機頂盒同信源內換臺時，可實時得到同信源內所有加擾業務對應的解擾用控制字，從而極大的縮小了換臺延遲時間，明顯增強了用戶體驗。
文檔編號H04N21/435GK102685591SQ20121016315
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者吳軍, 李政道, 王清濤 申請人:華亞微電子(上海)有限公司